محققان پوششی نوین برای میتوکندری، نیروگاه‌های سلولی، ابداع کردند

پوشش‌دهی میتوکندری با چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF) می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا عملکردهای خاصی را انجام دهند در حالی که همچنان توانایی تولید انرژی خود را حفظ می‌کنند. اعتبار: Politecnico di Milano

این تحقیق توسط IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) و Politecnico di Milano از طریق آزمایشگاه مشترک BraiNs خود که در سال ۲۰۲۳ تأسیس شد، انجام شد. این همکاری تخصص زیست‌شناسی میتوکندری دکتر والریا تیرانتی (FINCB)، محقق واحد پیچده ژنتیک پزشکی و نوروژنتیک (SC) و رئیس مرکز Fondazione Mariani برای بیماری‌های میتوکندریایی کودکان را با تخصص شیمی و مهندسی مواد پروفسور پیر آنجلو مترانگولو (Politecnico di Milano) ترکیب می‌کند.

نتایج این تحقیق در Journal of the American Chemical Society (JACS) منتشر شده است.

یک روش جدید برای پوشش‌دهی نیروگاه‌های سلول‌های ما

میتوکندری انرژی مورد نیاز سلول‌ها برای انجام فعالیت‌های ضروری خود را تولید می‌کنند. هنگامی که این ساختارها دچار اختلال عملکرد شوند، می‌توانند به چندین بیماری، بسیاری از آن‌ها نادر، کمک کنند. بیماری‌های میتوکندریایی به ویژه برای اندام‌ها و بافت‌هایی که به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند، از جمله مغز و عضلات، مضر هستند. گزینه‌های درمانی موثر برای این بیماری‌ها همچنان محدود است.

برای بررسی امکانات جدید، محققان به چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF)، یک کلاس از مواد پیشرفته که خواص آن‌ها را می‌توان برای کاربردهای مختلف تنظیم کرد، روی آوردند. اهمیت این مواد توسط جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۲۵ برجسته شد که به سوسومو کیتاگاوا، ریچارد رابسون و عمر یاگی برای کار آن‌ها در این زمینه اهدا شد.

اعمال این مواد به میتوکندری یک چالش بزرگ را به همراه دارد زیرا این ساختارها بسیار ظریف هستند و به راحتی می‌توانند توانایی عملکرد صحیح خود را از دست بدهند.

تیم تحقیقاتی با توسعه تکنیکی که مقدار کمی از مواد MOF را مستقیماً روی سطح میتوکندری اعمال می‌کند، بر این مانع غلبه کرد. نکته مهم این است که آزمایش‌ها نشان دادند که میتوکندری‌های پوشش‌دار همچنان به تولید انرژی ادامه می‌دهند و نشان می‌دهند که این فرآیند می‌تواند سطوح آن‌ها را تغییر دهد بدون اینکه این عملکرد ضروری را به خطر بیندازد.

پتانسیل برای درمان‌های آینده میتوکندری

یکی از جنبه‌های امیدوارکننده این کشف، توانایی سفارشی‌سازی پوشش برای اهداف مختلف است.

پروفسور مترانگولو خاطرنشان می‌کند: «امکان اصلاح پوشش اکنون چشم‌اندازهای تحقیقاتی جدیدی را باز می‌کند: در آینده، می‌توان MOF با ویژگی‌های مختلف را بسته به هدف توسعه داد و پوشش‌هایی ایجاد کرد که قادر به انجام عملکردهای خاصی باشند.»

یکی از کاربردهای بالقوه، پیوند میتوکندری است، یک تکنیک آزمایشی که هدف آن معرفی میتوکندری‌های سالم به سلول‌هایی است که میتوکندری‌های آن‌ها به درستی کار نمی‌کنند. محققان معتقدند که پوشش‌های مهندسی‌شده ممکن است در نهایت کمک کنند تا تحویل میتوکندری‌های سالم آسان‌تر شود و به آن‌ها کمک کند تا با سلول‌های گیرنده تعامل داشته باشند.

دکتر تیرانتی تاکید می‌کند: «یک پوشش به طور خاص طراحی‌شده می‌تواند در آینده این انتقال و تعامل بین میتوکندری‌ها و سلول‌ها را تسهیل کند.»

با این حال، این احتمال هنوز ثابت نشده است. برای تعیین اینکه آیا میتوکندری‌های پوشش‌دار در طول پیوند بهتر از میتوکندری‌های بدون پوشش عمل می‌کنند یا خیر، تحقیقات بیشتری لازم است.

این مطالعه به عنوان بخشی از یک پروژه تحقیقاتی به رهبری دکترای متئو داماتو تکمیل شد. بودجه از طریق پروژه «CALabria HUB per Ricerca Innovativa ed Avanzata (Cal.Hub.Ria)» که تحت طرح عملیاتی سلامت (Piano Operativo Salute, POS) وزارت بهداشت پشتیبانی می‌شود، تأمین شد.